Асимметричная газоразделительная мембрана

(51)5 В АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О ВТОР ной по и спло распо порам слоя в лана э,-ск )- с Ь 1( я, - 84,Н-СН с мол.м =3-7. Се водитель по Мг 10 12200, п и меньшего С винилтриме- ОО роения фор дСН 1700000 и чисс мол.м,300000=3-7,ПВТМС звеляется новымлитературе не о учеи п = здообразного с полимером, его писаны, поэтом оения яв-:войства вулучшениеГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АСИММЕТРИЧНАЯ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ МЕМБРАНА(57) Использование: разделение газовыхсмесей, например получение высокого азота, обогащенного кислородом воздуха. Сущность: мембрана состоит из пористого слоятолщиной 0,08-0,5 мм и пористостью 5080 ф с уменьшающимися по диаметру от одИзобретение относится к технологии полимерных пленок, а именно, к полимерным мембранам для разделения газовых смесей, и может быть использовано для получения высокочистого азота, обогащенного кислородом воздуха и т,п.Цель изобретения - повышение селективности и газопроницаемости мембраны,Поставленная цель достигается тем, что асимметричная мембрана, выполненная из поливинилтриметилсилана и состоящая из пористого слоя толщиной 0,08 - 0,25 мм и пористостью 50-80 с уменьшающимися по диаметру от од)(ой поверхности мембраны к другой порами и сплошного слоя толщиной 0,08-0,5 мкм, расположенного со верхности мембраны кдругой порами шного слоя толщиной 0,08-0,5 мкм ложенного со стороны поверхности с и меньшего диаметра, причем оба ыполнены из поливинилтриметилсивездообраэного строения формулы 00000 - 1700000 и числом лучей п 1 ективность Ог/Мг 4.2-4,53, произ- ность л/м чатм: по Ог 433-2040,г3 - 450, по СОг 1.600 - 8100, по Нг СН 4 1300. 2 табл. стороны поверхности с порадиаметра, выполнена из полтилсилана звездообразного смулы СН 2 - СН ) 11 - СН - СНЫ(СНЯгаэоразделительных характеристик мембраны является неожиданным эффектом.П р и м е р ы 1-3. Синтез звездообразного ПВТМС,П.Р и м е р 1, В отвакуумированный до 10 э мм рт. ст. стеклянный реактор загружают йерекондеисацией 10 мл бензола, 0,6 мл втор-бутиллития (концентрация с 0,055 моль/л) и 0;055 мл дивинилбензола (ДВБ) (с = 0,09 моль/л). Раствор перемешивают 6 ч при 30 С и оставляют иа,ночь при комнатной температуре, при этом выпадает красно-коричневый осадок полилитиевого инициатора. Затем в реактор вводят 7 г винилтриметилсилана(ВТМС) и ведут полимериээцию 36 ч при 30 С. Реактор вскрывают и высаживают полимер спиртом, Выход полимера 3,3 г,Свойства полимера приведены .в табл. 1.П р и м е р 2. В отвакуумированный стеклянный реактор загружают при перемешиваиии 20 г ВТМС и 0,22 мл раствора вторбутиллития в гептаие (с = 0,05 моль/л). ВТМС полймеризуют 40 ч при 30 С до конверсии 30 (время полимеризации рассчитывают по уравнению 41 . кр.СА 1,1 /2,Фгде Мр - константа скорости, лмольххминСА - концентрация активных центров,моль/л,й - время, мии),Из реактора отбирают пробу растворарастущего полимера, которую осаждаютспиртом и анализируют на содержание полимера и его молекулярную массу (см,ниже).Реактор охлаждают доС и вводят в него0,5 мл раствора ДВБ(с =0,1 моль/л) и 0,5 млраствора тетра гидрофурана (с = 0,1 моль/л)в бенэоле. Раствор тщательно перемешивают и выдерживают 16 ч при ЗО С. Затемотовый полимер выделяют как в примере 1.П р и ме р 3. Последовательность операции как в прймере 2, но масса ВТМС 10 г,а время полимеризэции иа первой стадии 16; ч при 40 С,Молекулярные массы (ММ) продуктовреакции, а также линейного ПВТМС передсшивкой определяют методом гель-проникающей хроматографии с детектором малоуглового лазерного светорэссеяния, ММветви (луча) соответствует средневесовойММ (М) полимера в пробе, т.е. непосред-.ственно перед введением ДВБ. Среднеечисло лучей(гп) в звездообразном полиме ре определяют по общепринятому выражениюе- М/Мл,Формула изобретения Асимметричная газораэделительная мембрана, выполненная иэ поливинил- . триметилсилана и состоящая из пористого слоя толщиной 0,08-0,25 мм ипористостью 50 - 80% с уменьшающимися по диаметру от одной поверхности мембраны к другой порами и сплошного 55 5 где Ме - продукт реакции с ДВБ,Мл - ММ луча.По данным элементного анализа полученные полимеры содержат 27,84-27,93 мэс.ф 4кремния (теоритическое значение 28,0 Я),Молекулярно-массовые характеристикизвездообразного ПВТМС приведены в табл, 1.П р и м е р ы 4-8. Получени 6 асимметричной мембраны иэ звездообразного ПВТМС.П р и м е р 4. 20 г звездообразного15 ПВТМС; полученного в примере 1, растворяют в смеси 50 г хлорбензолэ с 58 гметиленхлорида и 32 г. иэобутиловогоспирта в течение 8 ч. Раствор профильтровывэют, деаэрируют и оставляют на 820 ч, На стекло наливают порцию раствораи разравнивают ножом с зазором 600мкм. Через 3 мин стекло с нанесеннымраствором погружают в метанол, отделяют на стекла, промывают метанолом и25 сушат иа воздухе. Общая толщина мембраны 250 мкм, пористость 50%, толщинаактивного слоя 0,5 мкм. Гаэораэделительные характеристики мембраны, определенные хроматографическимЗО методом, приведены в табл.2.Примеры 5-8 выполнены аналогичнопримеру 4, но при других временах выдержки перед погружением в метанол и зазорахножа, приведенных в табл, 2, В примере 535 использовался ПВТМС, полученный в примере 2, в примерах 6-8 - полученный в при.мере ЗСвойства мембран приведены такжев табл. 2.П р и м е р 9 (сравиительный) 20 г ли 40 нейного ПВТМС растворяют в смеси 50 гхлорбензола с 58 г метиленхлорида, послечего небольшими порциями добавляют32 г изобутилового спирта. Растворфильтруют, деаэрируют и наносят на45 стекло ножом с зазором 500 мкм, Через .1 мии стекло с раствором погружают вметанол. Мембрану отделяют от стекпа,промывают метанолом и сушат на воздухе, Свойства мембраны приведены в50 табл, 2.1808362 Таблица 1 Таблица 2 Продолжение табл слоя толщиной 0,08-0,5 мкм, расположенного со стороны поверкности с порами меньшего диаметра, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения селективности и газопроницаемости мембраны, она выполнена из поливинилтриметилсилана звездообразного строения Формулы